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9.4静电的防止与利用
一、静电平衡
1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。
2．静电平衡状态：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
3．导体内部电场强度特点：内部的电场强度处处为0。
二、尖端放电
1．电离：导体尖端的电荷密度越大，附近的电场强度越大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。
2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。
3．尖端放电的应用与防止
(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。
三、静电屏蔽与静电吸附
1．把一个电学仪器放在封闭的金属壳(网)里，即使壳(网)外有电场，由于壳(网)内场强保持为零，外电场对壳(网)内的仪器也不会产生影响的现象叫静电屏蔽。
2．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连。
实现静电屏蔽不一定要用密闭的金属容器，金属网也可起到屏蔽作用。
3．静电吸附原理
在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上，这个原理在生产技术上被广泛应用。
重难问题探究
飞机外壳大部分是由导体制成的，当飞机受到雷击时，会发生什么物理现象？整个飞机处于什么状态？
飞机可以看作空腔导体，空腔导体有什么特点？
静电平衡的实质是什么？
基础小题试练
1.下列说法正确的是( )
A.避雷针避雷的原理是尖端放电能将云层中的电荷中和
B.为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形
C.验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，这是为了防止尖端放电
D.为了避免因尖端放电而损失电能，高压输电导线表面要尽量光滑
2.如图所示用金属网把原来不带电的验电器罩起来，再使带正电的金属小球靠近验电器，在此过程中( )
A.金属则的左侧感应出负电荷
B.验电器的箔片感应出正电荷
C.验电器的箔片不张开
D.金属网中的感应电荷在箔片处的合电场强度为零
3.如图是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极。金属板N上有两个等高的金属柱为尖头，B为圆头。逐渐升高电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象，则( )
A.A容易放电 B.B容易放电 C.都容易放电 D.无法判断
4.如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业时，全身穿戴带电作业用的屏蔽服。屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装。下列说法正确的是( )
A.采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破
B.采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽
C.电力工作人员穿上屏蔽服后，体内场强为零
D.屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用
5.如图，实心金属球A半径为R，电荷量为Q，点电荷B电荷量为q。B与A球心间的距离为r。当B不存在而只有A存在时，在球心O处的电场强度等于_______。当点电荷B也同时存在并达到静电平衡时，金属球上的电荷在球心O处产生的场强的大小等于_______。（静电力常量为k）
答案以及解析
1.答案：ACD
解析：避雷针避雷的原理是通过尖端放电，将云层中电荷中和，因此避雷针顶端不能设计成球形，A正确，B错误；为了避免尖端放电，验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，高压输电导线表面要尽量光滑，C、D正确。
2.答案：C
解析：根据静电感应可知，金属网的左侧感应出正电荷，故A错误；金属网把原来不带电的验电器罩起来，产生静电屏蔽，箔片不发生静电感应，故B错误，C正确；金属网中的感应电荷与外部金属小球在箔片处的合电场强度为零，故D错误。故选C。
3.答案：A
解析：根据导体表面尖锐程度越大的地方电荷分布越密集，可知金属柱A尖头处电荷密集，电场强，它与板M之间的空气容易发生电离，从而发生尖端放电现象，故A正确。
4.答案：BC
解析：屏蔽服的作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体内电场强度处处为零，从而使人体免受高压电场及电磁波的危害，可知BC正确，AD错误。
5.答案：
解析：当B不存在而只有A存在时，A上电荷均匀分布，取球上任意元电荷在球心处形成的场强，均有另一关于球心对称元电荷产生的电场与之“抵消”，所以在球心O处的电场强度是0；利用静电平衡的特点，金属球内部场强处处为零，金属球上的所有电荷在其内部产生的电场强度与球外点电荷产生的电场强度大小相等，所以。

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